Caracteristicile betonului intarit si metode de determinare

Caracteristicile betonului intarit si metode de determinare

1. Densitatea aparenta

Densitatea aparenta a betonului intarit, r_a, se determina pe corpurile de proba pregatite pentru determinarea rezistentelor mecanice.

Deoarece betonul are capacitatea de a ceda sau absorbi apa, densitatea aparenta se poate determina atat in stare uscata cat si de umiditate naturala.

3. Compactitatea

Deoarece la betoanele grele obisnuite densitatea (r) variaza foarte putin cu compozitia, se considera ca se poate aprecia compactitatea suficient de exact, in dependenta de variatia densitatii aparente (r_a). În cazul acestor betoane, compactitatea este preponderent determinata de cea a matricei precum si de zona de tranzitie matrice-agregat.

Compactitatea este o caracteristica importanta intrucat influenteaza: permeabilitatea, rezistenta la inghet-dezghet, rezistentele mecanice, rezistenta la actiunile chimice agresive, conductivitatea termica, etc.

În practica nu se pot realiza betoane cu compactitate 100% si datorita structurii microporoase si microfisurate a betonului. În mod conventional, un beton se considera compact cand porozitatea totala este 5-7%.

Pentru marirea compactitatii se iau masuri la stabilirea compozitiei betonului (folosirea de agregate cu granulozitate foarte buna, reducerea raportului apa-ciment cu pastrarea unei bune lucrabilitati, folosirea de aditivi plastifianti), la punerea in lucrare (prin utilizarea de mijloace energice de compactare) precum si la tratarea ulterioara.

4. Permeabilitatea betonului fata de gaze sau lichide

Este o proprietate determinanta pentru durabilitatea sa. Betonul permeabil este mai vulnerabil la inghet-dezghet si la coroziune (inclusiv a armaturii din betonul armat). Patrunderea apei in beton afecteaza negativ si rezistentele mecanice si proprietatile de izolare termica.

Deplasarea apei pe o anumita adancime in beton depinde atat de presiunea coloanei de apa cat si de diferenta de umiditate corespunzatoare celor doua fete ale elementului de beton sau de efecte osmotice.

Permeabilitatea la apa este determinata de porozitate, distributia, dimensiunile si tipul porilor (inchisi, interconectati). Ea este influentata de natura si dozajul in ciment (cresterea dozajului reduce permeabilitatea), de raportul a/c (fig. V.6), varsta, conditii de exploatare, etc.

Figura V.6. Variatia coeficientului de permeabilitate cu raportul a/c

Determinarea permeabilitatii la apa a betonului este dificila avand in vedere complexitatea structurii materialului si caracterul evolutiv al acestuia.

Teoretic permeabilitatea la apa poate fi apreciata prin coeficientul de permeabilitate (K) dat de formula lui Darcy:

[m/s] (5.2)

unde

Q - cantitatea de apa (m³) scursa in timpul t (s);

A - suprafata transversala a probei (m²);

l - grosimea probei (m);

DP - caderea presiunii coloanei de lichid in proba (metri coloana de apa).

Practic determinarea gradului de impermeabilitate (P) se realizeaza prin metode standardizate si se apreciaza conventional prin adancimea in beton pe care a penetrat apa supusa unei anumite presiuni, intr-un anumit interval de timp.

5. Rezistenta la inghet-dezghet

Este proprietatea acestuia de a rezista la actiuni de inghet-dezghet, fara a suferi deteriorari, in conditii de exploatare, deci de interactiune cu factorii de mediu.

Rezistenta la inghet-dezghet repetat in conditii de laborator este data prin gradul de gelivitate. Acesta se defineste prin numarul maxim de cicluri inghet-dezghet succesive (in conditii normalizate) pe care epruvetele din beton saturat cu apa, incepand cu o varsta de cel putin 28 de zile, pot sa le suporte fara ca reducerea rezistentei la compresiune sa fie mai mare de 25% fata de epruvetele martor (metoda distructiva) sau reducerea modulului de elasticitate dinamic cu mai mult de 15% (metoda nedistructiva).

Distrugerea betonului prin inghet-dezghet este o consecinta a structurii sale capilar-poroase si a gradului de saturare cu apa, in conditiile unor temperaturi negative, cand marirea de volum de circa 9% a apei care ingheata in porii si capilarele sale, determina eforturi ce depasesc rezistenta la intindere a betonului.

Temperatura la care ingheata apa prezenta in beton depinde de tipul si marimea porilor in care se gaseste.

Apa din micropori si canale capilare este supusa la presiuni importante, a caror valoare este cu atat mai mare cu cat diametrul lor este mai redus si, in consecinta, ingheata la temperaturi mai scazute decat apa libera. Cele mai mari transformari in structura betonului se produc in intervalul de temperatura cuprins intre -10° si -40° C (fig. V.7).

Figura V.7. Variatia temperaturii de solidificare a apei din pori cu diametrul acestora

Daca matricea betonului are bule de aer (datorate actiunii aditivilor antrenori de aer), cu dimensiuni de 20-200 mm, la presiune normala ele nu sunt pline cu apa, deoarece actiunea fortelor capilare este mai redusa decat actiunea gravitationala si constituie astfel rezervoare de descarcare a presiunii, imbunatatind comportarea la inghet-dezghet repetat.

Rezistenta la inghet-dezghet repetat a unui beton la un anumit grad de saturare cu apa, depinde de compactitate, de marimea, forma si modul de distributie a sistemului de pori si capilare, de tipul si dozajul de ciment, natura agregatelor, etc.

Pentru obtinerea de betoane rezistente la inghet-dezghet repetat este necesar sa se realizeze betoane compacte, impermeabile, preparate cu cimenturi bogate in C₃S si cu continut cat mai redus in C₃A.

De asemenea, se recomanda folosirea aditivilor plastifianti, antrenori de aer, care determina formarea unor pori fini, uniform distribuiti, care intrerup capilarele si care in acelasi timp amortizeaza efectul presiunii produse de cristalizarea apei.

Se considera ca betonul de buna calitate (utilizand ciment portland unitar, raport a/c mai mic de 0,36, un grad de hidratare avansat, avand deci cantitati mici de apa inghetata) se comporta bine pentru temperaturi de pana la -30° C.

6. Conductivitatea termica

Conductivitatea termica variaza in limite largi, intrucat depinde de densitatea aparenta si umiditatea betonului, de porozitatea si natura agregatelor.

Pentru betoanele grele coeficientul de conductivitate termica (l) este de ordinul 1,28-1,74 W/mK.

Conductivitatea termica scade la temperaturi mai mari de 100°C, ca urmare a schimbarii continului de umiditate.